第二章 化学键和分子结构晶体结构
无机化学第六版第二章 分子结构
2.spd型杂化 能量相近的（n 1）d与ns、np轨道 或ns、np与nd轨道组合成新的dsp或spd型杂化轨
道的过程可统称为spd型杂化。
杂化类型 杂化轨道数
空间构型
dsp2
sp3d d2sp3 或sp3d2
4
5
6
正方形 三角双锥 正八面体
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30
（二）等性杂化与不等性杂化:
原子轨道的杂化可分为等性和不等性杂化两类。
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33
N原子：2s22p3 ,有3个单电子，可形成3个共价键
2p 2s
孤对电子
杂化
孤电子对占据的杂化轨道，不参与成键，电子 云密集在中心原子周围，s轨道成分相对增大，其余 3个杂化轨道p成分相对增大。
产生不等性杂化的原因：参与杂化的原子轨 道中电子数目多于轨道数目，出现孤电子对。
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13
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14
例如：N2分子的形成， N：1s22s2 2pX12pY12pZ1
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15
σ键与π键的区别
1）σ键重叠程度大，键牢固，可单独存在；π 键电子云较松散，不稳定，只能与σ键共存。 2）以共价键结合的两原子间只能有一个σ键， 但可以有多个π键
单键:σ键 双键:σ+π 叁键:σ+π+π
（2）同一周期中电子层结构相同的阳离子的半径， 随离子的电荷数的增加而减小；而阴离子的半径 随离子的电荷数减小而增大。
（3）同一主族元素的离子半径自上而下随核电荷 数的增加而增大。
（4）相邻主族左上方和右下方两元素的阳离子半 径相近。
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4
（三）离子的电子组态
离子的电子层组态有以下几种： （1）2 电子组态：离子只有 2 个电子，外层电子组态 为 1s2。 （2）8 电子组态：离子的最外电子层有 8 个电子，外
化学键和晶体结构2010.10
第二章化学键和晶体结构【考点透析】一、考纲要求：1.化学键B、离子键B、共价键B 2.金属键 A 3.极性键、非极性键金属键 A 4、极性分子、非极性分子A 5、分子间作用力 A具体知识要点：理解化学键、离子键、共价键的概念，知道金属键，知道极性键、非极性键；知道分子间作用力，了解存在离子键、共价键、金属键的代表物；会用电子式表示离子化合物、共价化合物的形成过程；会判断离子化合物和共价物质。
二、导学诱思知识点梳理（1、基础型课程——高一第三章2、拓展型课程——高三第二章第一节）一、离子键1.化学键定义：种类：2.离子键（1）定义：（2）成键微粒成键元素成键的本质（3）成键特点：离子键（填“有”或“无”）饱和性，（填“有”或“无”）方向性（4）离子键强弱的影响因素：，3、离子半径的比较：同种元素的原子其阳离子半径（填大于、小于、或等于）同种元素的原子其阴离子半径（填大于、小于、或等于具有相同电子层结构的离子大，离子半径一般电子层数不同的离子多，离子半径4、离子化合物的定义：常见的离子化合物包括：注意：（1）.金属元素与非金属元素组成的化合物是离子化合物，如：。
（2）.含有离子键的是离子化合物离子化合物只含有离子键。
（3）设计实验证明某化合物是离子化合物。
5、用电子式表示离子化合物的形成过程：（1）电子式定义：写出钠离子、氢离子、铵根离子的电子式：写出氯离子、氢氧根、H-离子的电子式:写出NaCl、CaF2的电子式:用电子式表示NaCl、CaF2。
【课堂反馈】1、.下列物质中属于离子化合物的是（）A．苛性钠B．碘化氢 C．硫酸D．醋酸2.下列性质中，可证明某化合物内一定存在离子键的是（）A.可溶于水B.具有较高的熔点C.水溶液能导电D.熔融状态能导电3、下列有关化学键的说法正确的是 ( ) A．化学键是相邻原子间的相互作用，它存在于分子、原子团、晶体中B．离子键是阴、阳离子通过静电作用而形成的化学键C．共价键只存在于共价化合物中D．离子化合物中只能存在离子键4、阴离子和阳离子都有惰性元素原子结构，且阳离子比阴离子少两个电子层的离子化合物是（）A.MgCl2 B.CaF2 C.NaBrD.NaI5、N A代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是A．在Na2O2中阴阳离子个数比为1：1B.1molMgCl2中含有的离子数为2N AC.1molCH4分子中共价键总数为4N AD. 53g 碳酸钠中含0.N A个CO32－6、书写下列离子化合物的电子式并用电子式表示Na2S 、NaH的形成过程KOH NH4Cl Na2O2Na2S NaH二、共价键1、共价键：（1）定义：（2）成键微粒成键元素成键的本质（3）成键特点：共价键（填“有”或“无”）饱和性，（填“有”或“无”）方向性（4）共价键的键参数包括：它们分别对产生影响。
第二章 晶体结构
第二章晶体结构【例2-1】计算MgO和GaAs晶体中离子键成分的多少。
【解】查元素电负性数据得，，，，则MgO离子键％＝GaAs离子键％＝由此可见，MgO晶体的化学键以离子键为主，而GaAs则是典型的共价键晶体。
【提示】除了以离子键、共价键结合为主的混合键晶体外，还有以共价键、分子间键结合为主的混合键晶体。
且两种类型的键独立地存在。
如，大多数气体分子以共价键结合，在低温下形成的晶体则依靠分子间键结合在一起。
石墨的层状单元内共价结合，层间则类似于分子间键。
正是由于结合键的性质不同，才形成了材料结构和性质等方面的差异。
从而也满足了工程方面的不同需要。
【例2-2】NaCl和MgO晶体同属于NaCl型结构，但MgO的熔点为2800℃, NaC1仅为80l℃，请通过晶格能计算说明这种差别的原因。
【解】根据：晶格能（1）NaCl晶体：N0＝6.023×1023 个/mol，A＝1.7476，z1＝z2＝1，e＝1.6×10－19 库仑，，r0＝＝＝0.110＋0.172＝0.282nm＝2.82×10－10 m，m/F，计算，得：E L＝752.48 kJ/mol（2）MgO晶体：N0＝6.023×1023个/mol，A＝1.7476，z1＝z2＝2，e＝1.6×10－19库仑，r0＝＝0.080＋0.132＝0.212 nm＝2.12×10－10 m，m/F，计算，得：E L＝3922.06 kJ/mol则：MgO晶体的晶格能远大于NaC1晶体的晶格能，即相应MgO的熔点也远高于NaC1的熔点。
【例2-3】根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，但是金刚石的空间利用率很低，只有34.01%，为什么它也很稳定？【解】最紧密堆积的原理只适用于离子晶体，而金刚石为原子晶体，由于C-C共价键很强，且晶体是在高温和极大的静压力下结晶形成，因而熔点高，硬度达，很稳定。
四川大学近代化学基础第二章分子结构和晶体结构
几个有关的基本概念
什么是分子轨道？
Basic concept
分子轨道(molecular orbital): 描述分子中电子运动的 波函数，指具有特定能量的某电子在相互键合的两个或 多个原子核附近空间出现概率最大的区域，是多电子、 多中心的, 电子属于整个分子。分子轨道由原子轨道线性 组合而成 。例如: A+B→AB
对称性不同的则不能形成有效分子轨道，称它
为非键分子轨道。如 px-pz 。不能成键，称这种 组合为非键组合，形成非键分子轨道。
+
+ -
-
+
+ -
原子轨道的非键组合
成键三原则： ▲ 能量相近原理 决定成键的效率
▲ 最大重叠原理
▲ 对称性匹配
决定是否能成键
2 分子轨道的形成类型、形状和能量 由于原子轨道对称性不同，所以重叠而形 成的分子轨道类型也不一样，有对称性的原子 轨道重叠形成 σ 分子轨道，而反对称性的原子 轨道重叠形成π 分子轨道。 分子轨道都有对应的能量及形状，其能量 和形状取决于原子轨道的类型和原子轨道的重 叠情况。
（5） F2：（9×2=18电子）
KK（σ2s）2(σ*2s)2（σ2px）2(π2py)2(π2pz)2(π*2py)2 (π*2pz)2 BO=1.
2 *2 2 Li2 1s 1s 2 s 2 2 2 *2 Be2 1s 1s 2 s 2 s 2 *2 2 2 1 1 1 s 1 s B2 2s 2 s 2 p y 2 pz 2 *2 C2 1s 1s 2 2 2 2 2s 2 py 2 pz 2s 2 *2 2 N2 1s 1s 2 2 2 2 2 p 2s 2s 2 py 2 pz 2 *2 2 2 1 1 2 2 O2 12s 1 s 2 px 2 p y 2 p z 2s 2s 2 py 2 pz *2 2 2 2 2 2 2 2 F2 12s 1 s 2s 2 s 2 p 2 p y 2 pz 2 p 2 p y z 2 *2 Ne2 1s 1s 2 2 2 2 2 2 2 2 2p 2s 2s 2 py 2 pz 2p 2p 2p
化学键分子结构与晶体结构
化学键分子结构与晶体结构化学键是指化学元素之间的相互作用力，包括共价键、离子键和金属键。
化学键的不同类型决定了分子或晶体的性质和结构。
共价键是两个原子之间的电子共享。
当两个原子都需要电子来达到稳定的电子壳结构时，它们可以共享一对电子形成一个共价键。
共价键的形成使得原子在空间上非常接近，形成分子。
分子中的化学键可以是单一、双重或三重共价键，取决于共享的电子对数目。
离子键是由于正离子和负离子之间的静电力而形成的。
在离子化合物中，金属元素向非金属元素转移电子，从而形成正离子和负离子。
正离子和负离子之间的相互吸引力引发了离子键的形成。
离子晶体的结构通常由正负离子的周期排列所组成。
金属键是金属元素之间电子共享的结果。
金属元素通常有多个价电子，这些价电子可以自由地在金属中移动。
金属键的形成使得金属元素形成具有特定结晶结构的金属。
金属的物质性质通常是导电、导热和可塑性。
分子结构是由共价键连接的原子所组成的。
分子结构的确定需要知道各个原子之间的连接方式和空间排列。
分子结构的性质直接影响着分子的性质，如化学反应的活性、分子的极性和分子间作用力。
晶体结构是由许多原子、离子或分子按照一定的排列顺序在晶格中组成的。
晶体结构具有高度有序性，可以通过晶体学方法来研究和描述。
晶体结构的种类多种多样，包括离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
晶体的结构决定了其物理、化学和光学性质，如晶体的硬度、折射率和热膨胀系数等。
总之，化学键是不同原子之间的相互作用力，可以分为共价键、离子键和金属键。
分子结构是由共价键连接的原子所组成的。
晶体结构是离子、原子或分子按照一定顺序在晶格中排列的结构。
化学键、分子结构和晶体结构共同决定了分子和晶体的性质和行为。
第二章 共价键理论和分子结构1
第二章共价键理论和分子结构两个或多个原子之所以能结合在一起形成稳定的分子（或晶体），是因为原子之间存在着某种强烈的相互作用，即化学键。
因此，化学所关心的就是化学键。
典型的化学键可归纳为共价键、离子键和金属键等三种，广义的化学键还包括范德华力（Van der Waals）和氢键。
其中，较主要的是共价键，因绝大多数分子，尤其是种类繁多的有机分子都含有共价键。
研究共价键的理论主要有价键（Valence bond，即VB）理论和分子轨道（Molecular orbital，即MO）理论，两者都是在20世纪30年代通过量子力学对H2分子的近似处理方法发展起来，其中，价键理论很重视化学图像，而MO理论中的分子轨道更具普遍的数学形式，因此，两者各有所长，有些概念和理念已相互采用。
又因MO理论能解释价键理论不能解释的一些实验现象，且较易程序化，故随着计算机的发展，已成为当今研究化学键理论的主流方法。
本章着重讨论MO理论及其在分子结构中的应用。
§2.1 价键理论要点价键理论强调电子配对，其要点如下：（1）原子A和原子B各有一未成对电子，且自旋相反，则可配对形成共价键。
若A和B原子各有两个或三个未成对电子，则可两两配对形成共价双键和共价三键。
若A原子有两个未成对电子而B原子只有一个，则A原子和两个B原子形成AB2型分子。
（2）两个原子的未成对电子配对后，就不能和第三个原子的单电子配对，即共价键具有饱和性。
（3）两个原子间的电子云重叠越多，所形成的共价键越稳定，这就是电子云的最大重叠原理，表明共价键具有方向性。
尽管价键理论可解释共价键的饱和性和方向性，但还是有些实验现象不能自然地解释。
如O原子的基组态为1s22s22p4，有两个未成对电子，当O原子结合形成O2后，O2分子中应不再有未成对电子，但磁化率测定结果表明O2是顺磁性的，即其分子中有单电子存在。
又如，C 原子的基组态为1s 22s 22p 2，也有两个未成对电子，与O 原子应形成双键，但按照CO 分子的键长及键能数据与有机物中的C -O 单键和C=O 双键比较结果（见表1），CO 中C 与O 应该是以叁键相结合。
矿物晶体化学(第二章++晶体结构与化学键)
2.2 离子键
主要存在于离子晶体化合物中，本质
上可以归结为静电吸引作用。
常发生在活泼的金属元素—活泼的非
金属元素之间。NaCl是典型的离子键化合
物。
离子极化导致键能加强、键长缩短等
现象；离子键向共价键过渡，使化合物中
存在混合键型。
2.2.1 离子键及其特点
定义：正负离子间的静电吸引力叫做离子键。 特点：离子键既没有方向性也没有饱和性。
3、键角：指键之间的夹角 概念：表征化学键方向性、分子空 间结构的重要参数。 4、键矩：表征原子间键的正负电荷重心 不重合的程度。 键矩为零正负电荷重心重合，为非 极性键。 键矩不为零，为极性键；键矩越大， 键极性越强。
1.1.2 化学键的分类
范德华力 物理键 氢键 键的分类 离子键 化学键共价键 金属键
共价键的键型 键( 成键轨道）头 碰头
原子核连线为对称轴
键，肩并肩 穿过原子核连线有一 节面
共价键形成实例
HF的生成
N2的生成
键
键
2.3.2 杂化轨道理论
同一原子中，不同原子轨道的线性组合，改变原子轨道的
分布方向，有利于成键，但原子轨道的数目不变
杂化轨道的主要类型
sp sp2 sp3 dsp2 dsp3(sp3d) d2sp3(sp3d2) 直线型 平面三角形 正四面体形 平面四方形 三角双锥 正八面体 键角180 键角120 键角109 28’’ 键角90 120和90 90
玻恩-哈伯循环 NaCl 晶体的伯恩-哈伯循环与晶格能分别如下：
1 Ela (NaCl) = sub H m (Na)+Ei (Na)+ Ed (Cl2 ) Eea (Cl) Δ f H m (NaCl) 2
分子结构 离子键
氯化钠晶体图
无机化学
（五）离子的极化
离子在电场中产生诱导偶极的现象称为离子的极化现象。 离子作为带电微粒，自身可以产生电场，使其它离子变 形，离子的这种能力称为极化能力。 阳离子主要表现为极化作用，而阴离子主要表现为变形 性。一般来说，阳离子半径越小，电荷越多，极化能力越强； 阴离子半径越大，电荷越多，越容易被极化。
第二章 分子结构
无机化学
无机化学
❖化学键(chemical bond)：分子或晶体中相邻两个 或多个原子间强烈的相互作用。
❖ 成键能量约为几十到几百千焦每摩尔。
离子键
化学键
共价键(配位键) 金属键
第一节 离子键
无机化学
一、离子键
1916 年德国科学家 Kossel(科塞尔)提出离子键理论。
（一） 离子键的形成 (以NaCl为例) Na－e —— Na+ ， Cl + e —— Cl－
离子极化会使无机化合物的溶解度、熔点、颜色等物理 性质发生变化。
无机化学
●为什么下列各物质溶解度依次减小、 颜色逐渐加深？
AgF（白色） AgCl（白色） AgBr（淡黄色） AgI（黄色）
离子的电荷分布是球形对称的，每个离子在任何方向 与带相反电荷离子的静电作用都相同，所以离子键没有方 向性。
2.离子键没有饱和性
在离子晶体中，每个离子尽可能多地吸引带相反电荷的 离子，并不受离子本身的电荷数的限制，因此离子键没有饱 和性。
无机化学
（三）影响离子键强度的因素
1. 离子的电荷 离子键的实质是阴、阳离子的静电作用，离子所带
大学材料科学基础第二章材料中的晶体结构
4．晶面间距（Interplanar crystal spacing）
两相邻近平行晶面间的垂直距离—晶面间 距，用dhkl表示,面间距计算公式见(1-6)。 通常，低指数的面间 距较大，而高指数的 晶面间距则较小 晶面间距愈大，该晶 面上的原子排列愈密 集；晶面间距愈小， 该晶面上的原子排列 愈稀疏。
晶体结构 = 空间点阵 + 结构单元
如：Cu, NaCl, CaF2有不同的晶体结构， 但都属于面心立方点阵。 思考题：空间点阵与布拉菲点阵。
三、 晶向指数与晶面指数
（Miller Indices of Crystallographic Directions and Planes） 在晶体中，由一系列原子所组成的平面称 为晶面，原子在空间排列的方向称为晶向。 晶体的许多性能都与晶体中的特定晶面和晶 向有密切关系。为区分不同的晶面和晶向， 采用晶面和晶向指数来标定。
5．晶带 (Crystal zone) 所有平行或相交于同一直线的晶面构 成一个晶带，此直线称为晶带轴。
晶带轴[u v w]与该晶带的晶面（h k l） 之间存在以下关系： hu + kv + lw = 0 凡满足此关系的晶面都属于以[u v w]为 晶带轴的晶带，律应用举例
1 晶胞中原子数 (Number of Atoms in Unit Cell)
一个晶胞内所包含的原子数目。 体心立方晶胞：2个。 面心立方晶胞：4个。 密排六方晶胞：6个。
2 原子半径 r 与点阵常数 a 的关系
严格的说，原子半径并不是一个常数，它 随外界条件（温度）、原子结合键、配位数而 变，在理论上还不能精确地计算原子半径。 定义为晶胞中原子密排方向上相邻两原子 之间平衡距离的一半，用点阵常数表示。
化学键与分子结构
子键。
Na+ + [:C·l·:]－ NaCl
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6
❖ 键的离子性与元素电负性的关系
离子键形成的重要条件是相互作用的原子的电
负性差值较大。一般电负性差值越大，形成键的离子
性越强。以电负性差值为1.7作标准。
在CsF中离子性约占92%。
❖ 晶格能U 由气态离子生成一摩尔稳定的固态晶体所放出的
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15
现代价键理论
1927年， Heitler和London用量子力学处理H2分 子的形成过程，得到 E—R关系曲线。
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共价键的本质是由于原子相互接近时轨道重叠（即波 函数叠加），原子间通过共用自旋相反的电子对使能 量降低而成键。
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17
一、价键理论
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 10928'
分子空间构型
s+(2)p 3
120
直线形 三角形 四面体 三角锥
实例
BeCl 2 BF3 CH4 NH 3
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH 3
中心原子 Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P
1.理论要点 a.具有自旋相反的未成对电子的原子相互接近时，
自旋相反的单电子可以相互配对成键—共价键。
H－H H－Cl 共价单键
O=O 共价双键
N≡N 共价叁键
b. 成键双方的原子轨道对称性匹配，最大程度重叠。
分子结构与晶体结构
【本讲教育信息】一. 教学内容：分子结构与晶体结构二. 教学目标了解化学键的含义，理解并掌握共价键的主要类型及特点，共价键、离子键及金属键的主要区别及对物质性质的影响。
能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型，了解等电子体的含义。
了解原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构特征，掌握不同晶体的构成微粒及微粒间的相互作用力，掌握影响晶体熔沸点、溶解性的因素。
三. 教学重点、难点分子结构与晶体结构的特点，影响物质熔沸点和溶解性、酸性的因素四. 教学过程（一）化学键与分子结构：1、化学键：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。
配位键：配位键属于共价键，它是由一方提供孤对电子，另一方提供空轨道所形成的共价键，例如：NH4+的形成在NH4+中，虽然有一个N－H键形成过程与其它3个N－H键形成过程不同，但是一键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键按成键形式可分为σ键和π键两种，σ键主要存在于单键中，π键主要存在于双键、叁键以及环状化合物中。
σ键较稳定，而π键一般较不稳定。
共价键具有饱和性和方向性两大特征。
2、分子结构：价层电子对互斥理论：把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
如CO2、CH2O、CH4另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。
如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。
杂化轨道理论：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。
据参与杂化的s轨道与p 轨道的数目，存在sp3、sp2、sp三种杂化。
2 直线 2 0 直线CO2、C2H23 三角形3 0 三角形BF3、SO32 1 V 形SnCl2、PbCl24 四面体4 0 四面体CH4、SO42-CCl4、NH4+ 3 1 三角锥NH3、PCl3 2 2 V形H2O、H2S说明：（1）等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子，对于主族元素而言，价电子就是其最外层电子数，即为最外层电子总数相等。
第二章分子结构
第⼆章分⼦结构第⼆章分⼦结构教学要求1、认识化学键的本质；2、掌握价键理论的内容；会⽤价键理论解释共价键的特征，会⽤价电⼦对互斥理论和杂化轨道理论解释简单的分⼦结构；3、初步认识分⼦轨道理论；4、认识分⼦间作⽤⼒和氢键的本质，会⽤其解释对物质性质的影响。
教学重点共价键的形成和本质；现代价键理论，价层电⼦对互斥模型和杂化轨道理论，同核双原⼦分⼦的分⼦轨道构成与意义；分⼦间的作⽤⼒和氢键。
教学难点价层电⼦对互斥理论，分⼦轨道理论。
教学时数9学时教学内容2.1 经典的Lewis学说2.2 价键理论2.3杂化轨道理论2.4分⼦轨道理论2.5价层电⼦对互斥理论2.6共价分⼦的性质2.7分⼦间⼒和氢键教学⽅法与媒体讲解，ppt展⽰。
引⾔通过上⼀章的学习，我们知道只有研究物质的微观结构，才能从本质上更深⼊的理解物质的性质及其变化规律。
本章内容是在原⼦结构的基础上，围绕以共价键结合的分⼦讨论有关共价键的各种理论模型以及分⼦的各种性质。
化学键：通常把分⼦或晶体中相邻原⼦之间（或离⼦）强烈的相互作⽤。
化学键有共价键、离⼦键、⾦属键。
分⼦结构通常包括：分⼦中原⼦的化学键，分⼦的空间构型，分⼦的结构与物质的物理性质、化学性质。
2.1 Lewis理论（路易斯1916年）1、电⼦配对理论---共⽤电⼦对成键。
1916年，美国的Lewis提出共价键理论，认为分⼦中的原⼦都有形成稀有⽓体电⼦结构的趋势，求得本⾝的稳定。
⽽达到这种结构，并⾮通过电⼦转移形成离⼦键来完成，分⼦中原⼦之间通过共享电⼦对⽽使每⼀个原⼦都具有稀有⽓体的稳定的电⼦结构，也称为⼋隅律规则。
路易斯结构式：把⽤短棍表⽰共价键，同时⽤⼩⿊点表⽰⾮键合的“孤对电⼦”的结构式叫做路易斯结构式。
2、Lewis学说成绩：⑴解释了⼀些简单的⾮⾦属单质和化合物分⼦的形成过程；⑵指出了共价键与离⼦键的差异。
3、Lewis学说的局限性：⑴未能阐明共价键的本质及特征，为什么都带负电荷的2个电⼦不是互相排斥，⽽配对成键？为什么共价键有⽅向性？⑵⼋偶体规则，例外很多。
第二章 分子结构
共享电子对
·● ·
●
非金属元素通过和其它元素共用一对电 子形成共价键结合在一起。
H ＋ Cl
H Cl 路易斯结构式
Lewis学说的局限性: 1. 无法解释两个带负电荷的电子为什么不互相排斥，
反而相互配对趋于稳定；
2. 无法解释许多共价化合物分子中原子的外层电子数 虽少于8，或多于8仍能稳定存在。
F
B
F
F
平面三角形结构的BF3分子
3.sp3杂化
CH4的空间构 型为正四面体。
C：2s22p2
2p
2s
键角为：109.5°
45
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH4形成 时的sp3杂化。
46
四个sp3杂化轨道
47
二、杂化轨道理论
（三）等性与不等性杂化 （1）等性杂化：所有的杂化轨道都是等同的。 （2）不等性杂化：
原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，原子 间通过共用自旋方向相反的电子对使体系能量降低， 由此形成共价键。
重叠部分越大，键越牢固，分子越稳定。
成键原理:
① 电子配对原理 ② 原子轨道最大重叠原理
一、价键理论(Valence Bond Theory, VB)
① 电子配对原理：原子上如果有自旋相反的成单
经典的共价键理论（G.N. Lewis, 1916, 美国）
1. 要点:
共价分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的 趋势，求得自身的稳定。
原子通过共用电子对形成化学键。——共价键
“－”单键 “=”双键“ ”三键，价键结构式如：NN
Lewis 的贡献，在于提出了一种不同于离子键的 新的键型，解释了电负性比较小的元素之间原子的成键 事实。
物质的结构与性质
汇报人：XX
2024年X月
目录
第1章 物质的结构与性质 第2章 化学键与分子结构 第3章 物质的性质与应用 第4章 物质的结构与功能 第5章 物质的性质与环境保护 第6章 总结与展望
● 01
第1章 物质的结构与性质
介绍
物质是构成宇宙的基 本单位，其结构与性 质直接影响着物质的 行为和特性。本章将 探讨物质的结构及其 对物质性质的影响。
感谢
感谢各位专家学者和同事在本课题研究中的支持 和帮助。感谢您的聆听，希望本次分享对您有所 启发和帮助。
参考文献
作者1，文章1，期刊1，年份1 作者2，文章2，期刊2，年份2 作者3，文章3，期刊3，年份3
未来发展方向
纳米材料设 计
利用纳米技术制 备新型材料
环境友好材 料开发
研究生态友好型 材料的制备方法
● 04
第4章 物质的结构与功能
结晶结构与性能
结晶结构是晶体内原 子或分子的排列规律， 直接影响材料的机械、 电学和热学性能。通 过调控晶体结构可以 改善材料的功能和性 能。
纳米结构与应用
医学应用
纳米药物传输
电子应用
纳米电路技术
能源应用
纳米材料储能
高分子结构与材料设计
机械强度
高分子链长短 交联密度
原子结构
质子、中子 和电子
构成原子的基本 粒子
化学性质
原子结构决定元 素的反应能力 Nhomakorabea分子结构
01 化学键结合
形成分子的基本方式
02 物理和化学性质
分子结构决定物质特性
03
晶体结构
原子或分子排列
按规律排列形成固体晶体
晶体形态
大学无机化学第2章分子结构
sp 2个sp杂化轨道
sp杂化
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hyzh@
BeCl2
Be:1s22s2
Cl:1s22s22p63s23p5
BeCl2 键角 θ=180° 直线型分子
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hyzh@
（2）sp2杂化轨道：由1个s轨道和2个p轨道杂化得到 3个等同的sp2杂化轨道。每个轨道含有1/3 s和2/3 p的 成分，3个轨道处于同一平面，每个轨道间的夹角为 120º 。例如： BF3的形成 2p 2s 2 1 基态B价层电子排布： 2s 2p
1. s-p等性杂化 （1）sp杂化：1个s轨道和1个p轨道杂化得到两个等 同的sp杂化轨道。每个轨道含有0.5s和0.5p的成分，
两个轨道间的夹角为180º 。例如：BeCl2的形成
基态Be价层电子排布：2s2
2s
2p
在BeCl2分子形成中，Be原子轨道的杂化过程如下：
2s
2p
激发
2s
2p
激发态
第二章 分子结构 Molecular structure
新乡医学院化学教研室 范 秉 琳
E-mail: yaoxuejianyan@
Password: yaojian2015
物质的性质
分子的性质
分子的结构
化学键(chemical
bond)
分子中直接相邻的原子间强的相互作用 称为化学键。
2. 共价键的方向性：因为各原子轨道在空间分布方
向是固定的，为了满足轨道的最大程度重叠，原子 间形成的共价键，当然要具有方向性。
（三）共价键的类型
1.键: •成键轨道沿键轴方向头碰头重叠 •轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称 •是最大重叠，可旋转，稳定性高
高中化学必修二课本目录
高中化学必修二课本目录第一部分：物质结构与性质第一章原子结构与元素性质1.1 原子结构1.2 元素周期表与元素周期律1.3 元素性质与原子结构的关系第二章化学键与分子结构2.1 化学键的形成与类型2.2 分子结构与性质2.3 晶体结构第三章氧化还原反应3.1 氧化还原反应的概念3.2 氧化还原反应的规律3.3 氧化还原反应的平衡第四章溶液与电解质4.1 溶液的形成与性质4.2 电解质与非电解质4.3 溶液的酸碱性质第五章化学反应速率与化学平衡5.1 化学反应速率的概念5.2 化学反应速率的影响因素5.3 化学平衡的建立与移动第六章有机化合物6.1 有机化合物的概念与分类6.2 烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质6.3 芳香烃的结构与性质6.4 醇、酚、醚的结构与性质6.5 醛、酮、羧酸的结构与性质6.6 羧酸衍生物的结构与性质6.7 糖类、油脂、蛋白质的结构与性质6.8 合成高分子化合物第七章无机化合物7.1 非金属元素化合物7.2 金属元素化合物7.3 配位化合物第八章化学实验8.1 化学实验的基本操作8.2 化学实验的设计与实施8.3 化学实验的安全与环保第九章化学与社会发展9.1 化学与能源9.2 化学与材料9.3 化学与环境保护9.4 化学与生命科学9.5 化学与科技发展第二部分：实验指导实验一原子结构模型的制作与观察实验二化学键的形成与类型实验实验三氧化还原反应实验实验四溶液的配制与性质实验实验五化学反应速率与化学平衡实验实验六有机化合物的制备与性质实验实验七无机化合物的制备与性质实验实验八化学实验的综合设计与实施第三部分：复习与测试复习一原子结构与元素性质复习二化学键与分子结构复习三氧化还原反应复习四溶液与电解质复习五化学反应速率与化学平衡复习六有机化合物复习七无机化合物复习八化学实验复习九化学与社会发展测试一基础知识测试测试二实验操作测试测试三综合能力测试测试四应用能力测试高中化学必修二课本目录第一部分：物质结构与性质第一章原子结构与元素性质1.1 原子结构1.2 元素周期表与元素周期律1.3 元素性质与原子结构的关系第二章化学键与分子结构2.1 化学键的形成与类型2.2 分子结构与性质2.3 晶体结构第三章氧化还原反应3.1 氧化还原反应的概念3.2 氧化还原反应的规律3.3 氧化还原反应的平衡第四章溶液与电解质4.1 溶液的形成与性质4.2 电解质与非电解质4.3 溶液的酸碱性质第五章化学反应速率与化学平衡5.1 化学反应速率的概念5.2 化学反应速率的影响因素5.3 化学平衡的建立与移动第六章有机化合物6.1 有机化合物的概念与分类6.2 烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质6.3 芳香烃的结构与性质6.4 醇、酚、醚的结构与性质6.5 醛、酮、羧酸的结构与性质6.6 羧酸衍生物的结构与性质6.7 糖类、油脂、蛋白质的结构与性质6.8 合成高分子化合物第七章无机化合物7.1 非金属元素化合物7.2 金属元素化合物7.3 配位化合物第八章化学实验8.1 化学实验的基本操作8.2 化学实验的设计与实施8.3 化学实验的安全与环保第九章化学与社会发展9.1 化学与能源9.2 化学与材料9.3 化学与环境保护9.4 化学与生命科学9.5 化学与科技发展第二部分：实验指导实验一原子结构模型的制作与观察实验二化学键的形成与类型实验实验三氧化还原反应实验实验四溶液的配制与性质实验实验五化学反应速率与化学平衡实验实验六有机化合物的制备与性质实验实验七无机化合物的制备与性质实验实验八化学实验的综合设计与实施第三部分：复习与测试复习一原子结构与元素性质复习二化学键与分子结构复习三氧化还原反应复习四溶液与电解质复习五化学反应速率与化学平衡复习六有机化合物复习七无机化合物复习八化学实验复习九化学与社会发展测试一基础知识测试测试二实验操作测试测试三综合能力测试测试四应用能力测试第四部分：拓展与探究拓展一化学前沿科技拓展二化学在生活中的应用拓展三化学环保与可持续发展探究一化学实验创新设计与实施探究二化学问题分析与解决探究三化学学习与团队合作。
化学键
(三)晶体结构
1.晶体类型 晶体类型
三种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 质点 作用力 常见物质
阴,阳 离子键 离子 分子 范德华 力 共价键
盐,强碱, 金属氧化物 非金属单质,氧 化物,氢化物, 酸,有机物 金刚石,晶体硅, 二氧化硅,碳化 硅
分子晶体
原子晶体
原子
2.熔,沸点的比较 2.熔
一般而言: 一般而言:
O = C = O H
180° 直线型) 180°(直线型)
104°30′(折线型) 104°30′(折线型)
N H H H
107°18′(三角锥形) 107°18′(三角锥形)
1.ABn型分子的 >1)微粒的空间构型的确定 型分子的(n> 微粒的空间构型的确定
(1)原理:在分子中中心原子 周围的价电子对相 )原理:在分子中中心原子A周围的价电子对相 距越远,键角越大,斥力越小,分子越稳定. 距越远,键角越大,斥力越小,分子越稳定.由此 可得出价电子对与构型的关系: 可得出价电子对与构型的关系:
(2). 当中心原子存在孤对电子时,由于它"肥大", ) 当中心原子存在孤对电子时,由于它"肥大" 占据较大空间,对成键电子对挤压,使键角变小. 占据较大空间,对成键电子对挤压,使键角变小.
2.极性分子与非极性分子 极性分子与非极性分子
电荷分布均匀对称的分子称非极性分子,如氯分子. 电荷分布均匀对称的分子称非极性分子,如氯分子. 电荷分布不均匀对称的分子称极性分子,如氯化氢. 电荷分布不均匀对称的分子称极性分子,如氯化氢. 非极性键
1/8× A : B : C = 1/8×8 : = 1 : 3 : 1
12× 12×1/4 : 1
第二章 晶体结构
第二章晶体结构内容提要大多数无机材料为晶态材料，其质点的排列具有周期性和规则性。
不同的晶体，其质点间结合力的本质不同，质点在三维空间的排列方式不同，使得晶体的微观结构各异，反映在宏观性质上，不同晶体具有截然不同的性质。
1912年以后，由于X射线晶体衍射实验的成功，不仅使晶体微观结构的测定成为现实，而且在晶体结构与晶体性质之间相互关系的研究领域中，取得了巨大的进展。
许多科学家，如鲍林（Pauling）、哥希密特（Goldschmidt）、查哈里阿生（Zachariason）等在这一领域作出了巨大的贡献，本章所述内容很多是他们研究的结晶。
要描述晶体的微观结构，需要具备结晶学和晶体化学方面的基本知识。
本章从微观层次出发，介绍结晶学的基本知识和晶体化学基本原理，以奠定描述晶体中质点空间排列的理论基础；通过讨论有代表性的无机单质、化合物和硅酸盐晶体结构，以掌握与无机材料有关的各种典型晶体结构类型，建立理想无机晶体中质点空间排列的立体图像，进一步理解晶体的组成－结构－性质之间的相互关系及其制约规律，为认识和了解实际材料结构以及材料设计、开发和应用提供必要的科学基础。
2.1 晶体化学基本原理由于天然的硅酸盐矿物和人工制备的无机材料制品及其所用的原料大多数是离子晶体，所以在这一节主要讨论离子晶体的晶体化学原理。
一、晶体中键的性质（键性的判别）过去的教学中，以电子云的重要情况讨论键型。
Na－Cl认为是典型的离子键。
硅酸盐晶体中比较典型的结合键方式：Si－O Al－O M e－O （M代表许多碱、碱土金属）Me－O、Al—O键通常认为是比较典型的离子键，而Si－O键中Si－O键离子键、共价键成分相当。
为了方便，通常也认为是离子键。
那么键的成分是如何确定的？即通常如何判断键的类型呢？Pauling通过大量的研究发现，可以根据各元素的电负性差别判断键的类型（由于电负性反映元素粒子得失电子的能力）。
元素电子的电负性x＝元素电子的电离能力I＋元素原子的电子亲和能E。
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第八章化学键和分子、晶体结构1、（Z1）.写出下列物种的路易斯结构（标明所有的未成键价电子），并标出形式电荷。
(1) Al2Cl6(2) SnCl3－(3) BrF4－(4) XeF2(5) NS－(6) SO3F－(7) HOClO (8) S4N3+ (七元环）2. （Z12）画出满足下列物种的八隅体结构，标出所有未成键电子对和形式电荷，并指出重要的共振结构：(1) NOF (2) NOF3(3) ClO3－(4) N3－(5) PH2－(6) SbCl5(7) IO2F2－(8) SO23. （Z3）N2F3+的结构中，哪一种是比较稳定的？4. （Z4）S4N3+七元环中，你预期哪个S−N键是最短的？5. （Z5）画出重氮甲烷CH2N2的共振结构。
如果重氮甲烷进行热分解，产物是什么？6. （Z6）用价层电子对互斥理论预言下列分子或离子的尽可能准确的几何形状：(1) PCl3(2) PCl5(3) SF2(4) SF4(5) SF6(6) ClF3(7) IF4－(8) ICl2+(9) PH4+(10) CO32－(11) OF2(12) XeF47. （Z7）用价层电子对互斥理论解释：(1) 氮、磷、砷、锑的氢化物的键角为什么从上到下变小？(2) 为什么NH3的键角是107︒，NF3的键角是102.5︒，而PH3的键角是93.6︒，PF3的键角是96.3︒？8. （Z8）判断下列物种的几何构型，并指出中心原子采取何种杂化方式。
(1) AsF4-(2) XeOF3+(3) SF5+(4) Cl2CO(5) HO2-(6) HNO3(7) I3+(8) I3-9. （Z9）写出下列物种：H2-、Li2、Be2、B2、N2+、O2、F2-(1) 分子轨道表示式；(2) 判断哪个最稳定，哪个不存在；(3)判断哪些物种有顺磁性。
10.（Z10）用分子轨道法预言N2+、N2、N2-的相对稳定性大小。
11. （Z11）用分子轨道理论预言：(1) CN+和CN-的键级；(2) 在CO、CN和NO中，哪一种分子的键能最大？(3) 在CO、B2、NO-、NO+和C2+中，哪些分子或离子具有顺磁性？12. （Z12）蛋白质是由多肽链组成的，多肽链的基本单元如图：CC N C O试推测几个原子能共平面，试解释你的结论。
13. （Z13）指出下列分子中，每个C原子所采取的杂化类型：(1) CH2 = CH—CH = CH2(2) CH3—CH = C =CH2(3) CH≡C—CH = CH2(4) CH3COCH = CHCH314. （Z14）制备含O2-、O22-甚至O2+的化合物都是可能的。
(1) 对上述每种离子给出含该离子的一种化合物的化学式；(2) 已知在上述物种中有一种是反磁性的，指出是哪一种；(3) 已知下表四种物种中的O—O原子间距离为112、121、132和大约149pm，有三种物种的键能约为200，490和625kJ⋅mol-1，另一种未给出数据，试把这些数据填在下表中的合适位置，并确定每一物种的键级。
型体原子间距离键能键级O2O2+O2-O22-15. （Z15）写出丁二烯、苯、丙烯基、N2O4、NO3-、SO3、CO2中的离域π键。
16. （Z16）画出NO分子轨道能级图（能级高低、次序与N2相似）。
分别写出NO、NO+、NO-的分子轨道表示式，计算键级、比较稳定性大小。
17. （Z17）填满下表，要使NO、N2O、NO+、NH3OH+和NO3-等分子或离子与表中最后一栏所对的对应N—O键长相匹配，并填人键级。
分子或离子N—O键级N—O键长(pm)106.2115.4118.8125.6142.018. （Z18）写出下列各离子的核外电子构型，并指出它们各属于哪一类的离子构型：Al3+、Fe3+、Pb2+、Zn2+、Cr3+、Ca2+、Br-、Tl+。
19.（Z25）用Born—Haber循环计算氟和氯的电子亲和能。
已知：K(s) + 1/2F2 (g) →KF (s) ∆H f = -562.2 kJ⋅mol-1 ;K(s) →K (g) ∆H s = 89.87 kJ⋅mol-1 ;F2 (g) →2F (g) D = 158 kJ⋅mol-1 ;Cl2 (g) →2Cl (g) D = 241.6 kJ⋅mol-1 ;K (g) →K+ (g) + e I = 418 kJ⋅mol-1 ;K+ (g) + F- (g) →KF(s) U = -816.8 kJ⋅mol-1 ;K+ (g) +Cl- (g) →KCl(s) U = -716.0 kJ⋅mol-1 ;K(s) + 0.5Cl2 (g) → KCl(s) ∆H f = -435.6 kJ⋅mol-1。
20.（Z28）由下面的数据计算AlF3(s)的晶格能：∆Hө [kJ⋅mol-1 ]Al (s) →Al (g) 326Al (g) →Al3+ (g) + 3e 51382Al (g) +3F2 (g) → 2AlF3 (s) -2620F2 (g) →2F (g) 160F (g) +e →F- (g) -35021.（Z29）已知∆Hө [kJ⋅mol-1 ]Cl (g) +e →Cl- (g) -348F (g) +e →F- (g) -350CH3Cl (g) → CH3 (g) + Cl (g) 338CH3F (g) → CH3 (g) + F (g) 472U(NaF) 894U(NaCl) 768计算反应：CH3Cl (g) + NaF (s) = CH3F (g) +NaCl (s) 的∆H。
22.（Z30）由下面的数据计算RbF(s)的晶格能。
∆Hө [kJ⋅mol-1 ]Rb (s) →Rb (g) 78Rb (g) →Rb+ (g) + e 402F2 (g) →2F (g) 668.82Rb (s) +F2 (g) → 2RbF (s) -1104F (g) +e →F- (g) -146323.（Z32）用下面所给的数据，计算下面反应的焓变化。
2NaI(s) + Cl2 (g) = 2NaCl (s) + I2 (g)D(Cl2) = 224 kJ⋅mol-1A(Cl) = -363 kJ⋅mol-1∆H s (I2) = 213 kJ⋅mol-1A (I) = -314 kJ⋅mol-1U (NaCl) = 766 kJ⋅mol-1U (NaI) = 435 kJ⋅mol-124.（Z33）用下列各数据计算下面各离子的标准生成焓。
(1)质子[H+(g)]; (2) Cl- (g)D(H2) = 436 kJ⋅mol-1D(Cl2) = 242 kJ⋅mol-1I [H(g)] =1315 kJ⋅mol-1A[Cl(g)] = -364kJ⋅mol-1(3) 用你所得的结果和下面的数据，计算下面反应的∆Hө。
NH3 (g) + H+ (g) = NH4+ (g)∆H fө [NH3 (g)] = -46kJ⋅mol-1∆H fө [NH4Cl(s)] = -314kJ⋅mol-1U[NH4Cl] = 682kJ⋅mol-125、（Z34）已知：U(KCl) = 694 kJ⋅mol-1、U(NaCl) =768 kJ⋅mol-1、I(K) = 426 kJ⋅mol-1、I(Na) = 501 kJ⋅mol-1，计算反应KCl(s) + Na (g) = NaCl (s) + K (g)的焓变化。
如果此反应的∆S = 0，那么在1000K时，与过量的固态物质达到平衡的气体物质的各成份组成是多少？26、（Z35）已知D(N2) = 950 kJ⋅mol-1, NF3气体的∆H fө= -113kJ⋅mol-1，D(F2) = 155 kJ⋅mol-1，试计算：E(N—F)值。
27、（Z40）实验测得某些离子型二元化合物的熔点为：化合物：NaF NaCl NaBr NaI KCl熔点：(℃) 992 801 747 662 768化合物： RbCl CsCl CaO BaO熔点：(℃)717 6382570 1920试从晶格能的变化来讨论化合物的熔点随离子半径、离子电荷等变化的规律。
28.（Z41）估计下列化合物熔点和硬度变化的次序： KClMgOMgS SiC NaCl29、（Z42）. 试解释：(1) NaCl 和AgCl 的阳离子都是+1价离子，为什么NaCl 易溶于水，而AgCl 难溶于水？ (2) 为什么碱土金属碳酸盐的热分解温度从BeCO 3 → BaCO 3不断升高？ (3) 预测在室温下LiF 是否溶于水，解释你的结论。
30、（Z43）下列各对离子中，哪一个极化能力大，为什么？(1) K + 和 Ag + (2) Li + 和 Be 2+ (3) K + 和 Li +(4) Ti II 和 Ti IV (5) Cu 2+ 和 Ca 2+31、（Z44）画出C 2H 2F 2三种可能的异构体，并指出哪一种分子构型的偶极矩为零？ 32、（Z45）判断下列各对化合物中，键的极性大小： (1) ZnO 和 ZnS (2) BCl 3 和 InCl 3 (3) HI 和 HCl (4) H 2S 和 H 2Se(5) NH 3 和 NF 3 (6) AsH 3 和 NH 3 (7) IBr 和 ICl (8) H 2O 和 OF 233、（Z46）根据分子结构，判断下列化合物中，有无氢键存在，如果存在氢键，是分子间氢键，还是分子内氢键？(1) NH 3 , (2) C 6H 6(3) H 3BO 3 (4) HNO 3 (5) C 2H 634、（Z47）说明 CHO HO 和CHOOH 两种化合物溶、沸点的高低及其原因。
35、（Z48）判断下列各组分子之间存在什么形式的作用力。
（即取向力、诱导力、色散力、氢键） (1) 苯和CCl 4 (2) 甲醇和水 (3) HBr 和HBr (4) CO 2 和水 (5) NaCl 和水。
36、（Z49）下列各物质形成怎样的晶体？(1) NaCl (2) SO 2 (3) Ni(4) MgCl 2 (5) SiC37、（Z50）已知金(Au)晶体是面心立方体，金的原子半径为144pm ，请问：(1)每个晶胞中含有几个金原子？ (2)计算晶胞边长。
(3)求出金晶体的密度。
38、（Z51）黄铜(Brass)实际上是Cu —Zn 合金，纯金属Cu 和纯金属Zn 的晶体分别都是ABC 密堆积结构。
当Zn 的含量低于33%时，X 光衍射证明黄铜结构仍然与纯金属相同。
当Zn 原子取代了Cu 晶胞中所有顶角的Cu 原子时，黄铜晶胞的质量是多少？Zn 在黄铜中的质量百分数是多少？39、（Z52）钨属于体心立方，其密度ρ = 19.3 g ⋅cm -3，试计算：(1) 钨的原子半径。